Laser bakom atomtunn plast

Med hjälp av laser har forskare vid bland annat Linköpings universitet skapat en polymer som bara består av ett enda atomlager. I framtiden skulle den här typen av 2d-plast kunna användas i filter eller membran.

Text Marie Alpman

Publicerad 2021-06-09

Supermaterialet grafen, som Nobelprisbelönades 2010, är det mest kända tvådimensionella materialet. Så kallas material som bara består av ett enda atomlager. Grafen har fått en lång rad efterföljare och numera finns en hel uppsjö 2d-material.

Nu kommer även tvådimensionella polymerer. Forskare vid Linköpings universitet har i samarbete med bland annat Deutsches Museum och tekniska universitetet i München utvecklat en metod för att tillverka tvådimensionella polymerer med hjälp av laserljus. Resultaten är publicerade i Nature Chemistry.

– Det här är ett nytt område inom kemin, och länge ifrågasattes om det över huvud taget skulle vara möjligt att skapa tvådimensionella polymerer, säger Jonas Björk, biträdande universitetslektor på avdelningen Materialdesign på Linköpings universitet och en av författarna till studien.

Organiserar sig själv i prydligt mönster

Forskarna utgick från en molekyl bestående av kol, väte och flour som går under namnet fantrip och som har förmåga att självorganisera sig i ett prydligt mönster.

Att hitta rätt underlag för själva polymeriseringen visade sig dock vara en stor utmaning. Guld och grafit funkade inte, berättar Jonas Björk. Dessa material band för hårt till fantrip. Lösningen blev att placera ett kolväte – hexan – på ett grafitunderlag.

– Med hjälp av det tricket fick vi en svagare växelverkan med underlaget och det bildades ett välorganiserat mönster.

I nästa steg bands de enskilda molekylerna ihop till en polymer. Detta gjordes med en violett laser i vakuum.

Bättre möjlighet att studera materialet

Hela processen kunde studeras i svepelektronmikroskop. Det var också en av målsättningarna.

– Genom att skapa en polymer som bara består av ett atomlager får vi mycket bättre möjligheter att studera materialet, säger Jonas Björk.

Forskarna går nu vidare för att testa om fler material kan tillverkas på samma sätt och om egenskaperna kan skräddarsys. Genom att till exempel ändra storleken på porerna i polymeren skulle den kunna användas i membran. En annan tänkbar tillämpning är i filter.

– Kanske kan vi utveckla den här metoden till att skräddarsy material med olika egenskaper, säger Jonas Björk.